В промышленном производстве полюсный элемент литиевой батареи обычно уплотняется путем непрерывной прокатки роликовой машины, процесс показан на рисунке 1.
Рисунок 1 Принципиальная схема процесса прокатки полюсных деталей
После уплотнения полюсной пористости пористость покрытия изменяется от начального значения, c, от 0 до 100. В предыдущей статье «Основной анализ процесса прокатки полюсов литиевой батареи»: полюс литиево-ионной батареи Процесс уплотнения также следует за индексной формулой (1) в порошковой металлургии, которая показывает взаимосвязь между плотностью покрытия или пористостью и уплотняющей нагрузкой.
(1)
Где ρc, 0 - начальное значение плотности покрытия, ρc - плотность покрытия после уплотнения. QL - линейная нагрузка, воздействующая на полюсную деталь, которая может быть вычислена по уравнению (2):
qL = FN / WC (2)
FN - сила качения, действующая на полюсную деталь, WC - ширина покрытия полюса. Ρc, max и γC могут быть получены путем подгонки экспериментальных данных, соответственно указывая максимальную плотность уплотнения, которую может достичь покрытие при определенном состоянии процесса и покрытии Ламинированный реальный импеданс.
Преобразуем плотность уплотнения в пористость, а экспоненциальная формула (1) преобразуется в формулу (3):
(3)
Ссылка «1» на основе вышеуказанной модели процесса уплотнения была исследована влияние различных активных материалов и различных плотностей ареала на уплотненную пористость полюсных деталей. Распределение частиц по размерам и морфология исходных материалов показаны в таблице 1. Параметры композиции полюсных деталей и плотной плотности показаны в таблице 2. № 1 представляет собой смесь двух разных размеров частиц NCA1 и NCA2, а № 2-5 - NCA1, NCM811, NCM622, NCM111, соответственно. Различные материалы, такая же композиция суспензии и плотная плотность, одностороннее покрытие 223 г / м2. № 6-12 представляет собой суспензию с одним горшком, покрывающую разную плотность ареала.
Первоначальная пористость и минимальное предсказание пористости
Теоретическая пористость простой кубической кубической несжимаемой твердой частицы составляет 47,64%, а фактическая пористость ионных аккумуляторов № 1-5 и 7-12 составляет в основном 42-48% с теоретическими значениями. С одной стороны, частица не является идеальной сферической, с другой стороны, в покрытии имеются связующие и проводящие вещества. Первоначальная пористость № 6 и 13-15 относительно велика, № 6 Поскольку поверхностная плотность относительно низкая, начальная пористость высока, а из полюса № 6-12 полюса, когда поверхностная плотность полюсного элемента увеличивается, начальная пористость постепенно уменьшается, но уменьшение меньше и меньше. Толстое покрытие является сухим. Во время процесса верхний слой оказывает сильное воздействие на нижний слой, чтобы повысить плотность покрытия. Поверхность полюса 13-13 имеет высокую начальную пористость из-за более высокого содержания связующего и проводящего агента и более высокой пористости покрытия. Кроме того, морфология активного материала также будет влиять на начальную пористость.
Рисунок 2 Начальная пористость и прогнозируемая минимальная пористость
На рисунке 2 также прогнозируется самая низкая пористость, в том числе:
(1) Минимальная пористость, полученная в эксперименте с минимальным зазором валка 25 микрон, C, min_a,
(2) Установка прогнозируемой минимальной пористости & epsilon; C, min_e согласно формуле (3)
(3) & epsilon; C, min_p = p ∙ & epsilon; C, предполагая, что p = 0,4 прогнозируемая минимальная пористость.
Пористость простого кубического стека составляет 47,64%, а пористость плотного кубического стека составляет 25,95%. Предполагая процесс уплотнения, метод укладки частиц изменяется от простого кубического стека до плотно упакованного кубического стека, в котором точка p = 0,54. Для отклонения между реальной ситуацией и теорией разумно взять Р = 0,4.
Apply & epsilon; C, min_p = p ∙ & epsilon; C, предполагая минимальную пористость, предсказываемую p = 0,4, для модели процесса уплотнения, а формула (3) становится формулой (4):
(4)
Влияние активного типа вещества на импеданс уплотнения γ
Фиг. 3 представляет собой график, показывающий зависимость между пористостью и линейной нагрузкой после уплотнения полюсов полюсов 1-5 активного материала, где точки данных являются экспериментальными значениями, а линия представляет собой кривую, установленную по формуле (4). Каково влияние каждой переменной и случайной ошибки? Статистически разница между точкой данных и ее соответствующим положением на линии регрессии называется остатком. Квадрат каждого остатка добавляется как сумма квадратов остатков, что означает случайное. Эффект ошибки: NCM111 и NCA в процессе уплотнения, пористость полярного листа изменяется регулярно, при одной и той же нагрузке NCM111 имеет более низкую пористость. Два разных распределения частиц по размерам смешанных частиц NCA, мелких частиц в Заполнение между крупными частицами, меньшая плотность уплотнения.
NCM111, NCM622, NCM811 сравнение трех материалов, полюс полюса NCM811 с увеличением нагрузки, пористость начала быстро уменьшаться, из-за их большего диаметра частиц, начальная пористость также больше.
Рисунок 3 Связь между пористостью и линейной нагрузкой различных активных материалов: экспериментальное значение и установленная линия формулы (4), χ2 представляет собой сумму квадратов остатков.
Данные уплотнения этих пяти материалов устанавливаются по формуле (4), а сопротивление уплотнения γ получается, как показано на фиг.4. Сопротивление уплотнения покрытия γC представляет собой сопротивление против процесса уплотнения, и чем больше значение, тем труднее уплотнять полюсную деталь. Если полюсный кусок уплотняется до определенной пористости, чем больше γC, тем больше требуется линейная нагрузка. Как видно из рисунка 4, две смешанные частицы NCA, маленькие частицы заполняются между крупными частицами, а уплотнение полюсной детали легче. NCM811 больше и легче уплотняется.
Рисунок 4 Сопротивление импеданса нескольких материалов
Влияние ареальной плотности на сопротивление уплотнения γ
No.6-12 полюс, поверхностная плотность покрытия постепенно увеличивалась с 80 г / м2 до 285 г / м2, соответствующая зависимость пористости покрытия и нагрузки от уплотнения показана на рисунке 5, точка данных - экспериментальное тестовое значение. Кривая представляет собой кривую, полученную путем подгонки по формуле (4). Для № 6-8 покрытие полюсной части имеет низкую плотность, начальная пористость относительно велика, а процесс уплотнения при увеличении нагрузки импеданс уплотнения уменьшает наклон. Большие, в то время как поверхностная плотность №9-12 увеличивается, начальная пористость покрытия уменьшается, а наклон импеданса уплотнения уменьшается при увеличении нагрузки.
Рис. 5. Отношение нагрузки на пористость между различными уплотненными полюсами плотности: точки экспериментальных данных и кривые фитинга
Подгонка кривой может получить импеданс уплотнения различных полюсных элементов, импеданс уплотнения γ и плотность поверхности покрытия MC и проанализировать взаимосвязь между ними, как показано на рисунке 6. Импеданс уплотнения γ и плотность ареала являются линейными. Связь: γ = μ * MC, в серии экспериментов № 6-12, μ = 1,31 кН · м / г. По мере увеличения плотности ареала уплотнение покрытия становится все более и более сложным. Для разных активных веществ давление Фактор влияния поверхностной плотности μ реальной модели процесса приведен в таблице 3.
Рисунок 6: Линейная связь между уплотненным импедансом и плотностью ареала
Таблица 3 Фактор влияния плотности поверхности μ уплотненного импеданса различных активных веществ
Модель уплотнения поршневой детали
Согласно вышеприведенному анализу, с учетом типов активных веществ, морфологии и распределения частиц по размерам и поверхностной плотности покрытия, модель процесса уплотнения полюса литиево-ионной батареи:
(5)
Где p = & epsilon; C, min / & epsi; C, 0 представляет собой минимальную пористость полюсной детали & epsilon, отношение C, min к начальной пористости & epsilon; C, 0, связанное с типом и морфологией частицы, для сферических частиц , обычно p = 0,4. γ = μ * MC указывает сопротивление уплотнения полюсной детали, которое характеризует степень уплотнения полюсной детали и связано с плотностью плотности MC покрытия. Фактор влияния поверхностной плотности импеданса уплотнения различных активных материалов Значение μ показано в таблице 3.
В статье «Принципы и процессы роликового подшипника с литиевой батареей» вводятся три широко используемых литиево-ионных аккумулятора Полюсные ролики и их технологические характеристики: Ручное спиральное давление Полюсная мельница, газожидкостной насос-дозатор Тип прокатного стана типа давления, тип стального прокатного стана с гидравлическим сервоприводом, в том числе при прокаливании стального прокатного стана с газожидкостным насосом, уплотняет полюсный наконечник, давление гидравлического цилиндра F, заданное параметром оборудования, не полностью применяется к полюсной детали. При прокатке полюсных деталей давление гидравлического цилиндра F разлагается на усилие, действующее на клиновое железо между верхним и нижним валками, и эффективную силу качения, действующую на полюсную деталь. Особое внимание требуется при применении модели процесса уплотнения.
В этом документе обобщаются и обобщаются эксперименты по процессу уплотнения нескольких распространенных катодных материалов с литиево-ионным аккумулятором и предлагаются параметры модели процесса, прогнозирование и оптимизация параметров процесса, но фактический процесс часто бывает более сложным. ,
